CN113147475A - 一种用于公交充电站的储能系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种用于公交充电站的储能系统，储能系统包括：用于提供后备输出功率的电池单元；连接于电池单元的电池管理系统；连接于电池单元及电池管理系统的并网变流器，且连接于公交充电站用于实现储能系统与充电站电网的电流调节；以及连接电池管理系统及并网变流器的能量管理单元，其用于接收充电站的电网电流信号及至少一个充电机信号，根据电网电流信号及充电机信号控制并网变流器是否接通，以实现通过电池单元向充电站提供电能，或通过充电站电网向电池单元提供电能。本申请所提供的储能系统可以解决多辆新能源公交车在充电时，功率不足的问题，且可以在充电站电网检修或发生故障时，可作为后备电源持续为新能源公交车提供充电服务。

Description

一种用于公交充电站的储能系统
技术领域
本申请属于一种电力技术领域，特别涉及一种用于公交充电站的储能系统。
背景技术
随着新能源公交车的快速普及，越来越多的公交站点内采用了新能源公交车，相应的，公交站点内也配有公交充电站。然而新能源公交相当于新能源轿车而言，其功率更大。当公交充电站内多辆公交车同时充电时，电能需求量很大，从而造成电网中实际分配给公交充电站的容量不足。
发明内容
本申请的目的是提供了一种用于公交充电站的储能系统，以解决背景技术中所指出的公交充电站电能不足的问题。
本申请的技术方案是：一种用于公交充电站的储能系统，所述储能系统包括：
用于提供后备输出功率的电池单元；
连接于所述电池单元的电池管理系统，所述电池管理系统用于控制所述电池单元的温度；
连接于电池单元及电池管理系统的并网变流器，且所述并网变流器连接于公交充电站，用于实现储能系统与充电站电网的电流调节；以及
连接所述电池管理系统及并网变流器的能量管理单元，其中，所述能量管理单元接收充电站的电网电流信号及至少一个充电机信号，根据所述电网电流信号及充电机信号控制所述并网变流器是否接通，以实现通过所述电池单元向所述充电站提供电能，或通过所述充电站电网向所述电池单元提供电能。
优选的是，所述电池单元采用锂电池作为能量载体。
优选的是，所述电池单元所提供的功率不小于所述公交充电站的充电机功率。
优选的是，当所述能量管理单元从充电站获取的电流信号中判断出电网的供电能力低于充电机的需求功率时，控制所述并网变流器从电池单元获取电能以补充电网的功率不足，从而实现并网发电。
优选的是，当所述能量管理单元从充电站获取的电流信号中判断出电网的供电能力高于充电机的需求功率时，控制所述并网变流器从电网获取电能以补充电池单元，从而实现并网充电。
优选的是，所述并网变流器从电网获取电能以补充电池单元过程中，先将电网电压进行整流，之后以恒流或恒功率方式为电池单元充电。
优选的是，所述电池管理系统控制所述电池单元的温度过程包括：
获取电池单元所处的环境温度；
当所述环境温度低于第一温度时，则控制加热装置开启以提供电池单元正常工作所需的环境温度；
当所述环境温度高于第二温度时，则控制加热装置关闭以使得所述电池单元所处的环境温度保持在预定范围；
当所述环境温度高于第三温度时，则控制散热装置开启以降低电池单元所处的环境温度。
优选的是，当控制所述加热装置开启以提供所述电池单元正常工作所需的环境温度时，持续监测所述加热装置的开启时间，若开始时间大于预定时长而环境温度仍未高于所述第二温度时，则判断加热功能异常。
本申请所提供的储能系统可以解决多辆新能源公交车在充电时，功率不足的问题，且可以在充电站电网检修或发生故障时，可作为后备电源持续为新能源公交车提供充电服务，提高了充电服务可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的储能系统示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了克服现有技术中所指出的问题，本申请提供了一种用于公交充电站的储能系统，即可以当充电站电网功率不足时为电网补充电能，又可以在电网检修或发生故障时，作为后备电源持续为公交车辆提供充电服务。
如图1所示，本申请提供的用于公交充电站的储能系统，包括、电池单元、电池管理系统(BMS)、并网变流器(PCS)以及能量管理单元(EMU)。所述电池单元用于提供后备输出功率。电池管理系统连接于所述电池单，用于控制所述电池单元的温度。并网变流器连接于电池单元及电池管理系统，且所述并网变流器连接于公交充电站，用于实现储能系统与充电站电网的电流调节。能量管理单元连接所述电池管理系统及并网变流器，其中，所述能量管理单元接收充电站的电网电流信号及至少一个充电机信号，其根据所述电网电流信号及充电机信号控制所述并网变流器前的开关通断，以实现通过所述电池单元向所述充电站提供电能(并网发电)，或通过所述充电站电网向所述电池单元提供电能(并网充电)。
在本申请一优选实施例中，所述电池单元采用锂电池作为电能载体，其可以提高较高的能量。
在本申请中，所述电池单元所能提供的功率不小于充电站内充电机所提供的功率(即公交车所需功率)。
例如在本申请的一实施例中，充电站电网经630KVA变压器后能提供两个360KW的充电机工作，每个充电机可以为不高于充电机功率的公交车进行充电。而电池单元通过两个130KWh的电池模组构成，其通过并网变流器转换后可提供100KW的输出功率，通过开关K3接入到变压器低压侧，可以支持两台360kW充电机满功率输出。
需要说明的是，当充电站内的充电机数量进行调整时，例如数量增多而导致充电需求功率增大时，电池单元也可以进行相适应的增多。
在本申请中，储能系统接入交流低压侧母线，其通过CAN总线和以太网实现充电机、储能系统、变流器等的数据实时交互，在能量管理单元的调度下，可接入充电机CAN控制网络，实现对充电机最大输出功率限制等远程控制。根据能量管理单元的指令，实现并网发电、并网充电和离网运行等工作模式。
具体的，包括如下过程：
(1)并网发电：当能量管理单元通过充电站内的电流判断出电网供电能力低于充电机的需求功率时，其控制并网变流器从电池单元获取能量，即储能系统发电，以补充电网的功率不足。
在储能系统放电时，并网变流器将电池单元的直流电能转换为高频三相斩波电压，并通过滤波器平滑得到正弦交流电能后并入电网。
需要说明的时，储能系统放电和待机时发生故障，轻微故障(放电过流1.2级、单体过低1级、温度过高2级、单体电压小于设定值)将不允许放电，轻微故障恢复后允许重新进行放电。
当故障达到了严重故障时(单体过低2.3级、温度过高3级、绝缘故障、放电过流3级)。储能系统自行切断下电，严重故障恢复后需重新上电后，纯能系统才能闭合上电。
储能系统禁止放电时仍检测到有放电电流输出，或禁止充电时检测到有充电电流流入，则自行切断下电，系统重新上电才能正常闭合。
(2)并网充电：当能量管理单元通过充电站内的电流判断出电网供电能力高于充电机的需求功率，且电池单元需要充电时，其控制并网变流器从电网一侧获取能量并充电至电池单元，实现储能系统充电，使得储能系统有更加充裕的电能来实现将来的并网发电或离网运行。
在储能系统充电时，并网变流器将电网电压整流后以恒流或恒功率方式为电池单元充电。
需要说明的是，并网变流器输出电流进行充电，储能系统检测到有电流输入且无充电故障，则进入充电模式。充电完成时停止发送允许充电电流，返回待机状态等待放电且不允许充电。放电过程中单体电压低于设定值时，再发送允许充电标志位，允许重新进入充电。
储能系统发生充电故障(总压过高、单体过高、总压过低、单体电压过低、温度过高、温度过低)将会停止充电，当故障恢复后允许重新充电。
其他严重故障(充电过流、绝缘、硬件故障)则禁止充电，故障恢复后需重新上电后才允许充电。
(3)离网运行：当能量管理单元通过充电站内的电流判断电网侧停电，且通过充电机信号判断出充电机有充电需求时，能量管理单元控制电池单元的电能能够通过并网变流器输出，并建立交流电网，实现对公交车的应急充电。
(4)故障停机：当能量管理单元与充电站一侧通讯中断时，能量管理单元通过控制断开开关K3，主动从电网切除从而实现在设定的时间内停止运行。当能量管理单元与内部的并网变流器或是电池管理系统发生内部故障时，同样断开开关K3，主动将储能系统从电网切除。
另外，电池管理系统控制电池单元温度过程中，加热装置的控制仅根据最低温度进行判断，不根据充放电故障和充放电允许关联。
当最低温度低于0℃时，电池管理系统控制闭合加热继电器进行加热。当加热到最低温度大于10℃时，断开加热继电器，并重新检测加热继电器有无粘连。若加热继电器粘连则报故障，加热供电220V电源断开。同时断开加热继电器和总正继电器，储能系统下电。
当加热时间超过2小时，最低温度仍未大于10℃时，停止加热。报加热超时故障，断开加热继电器下电，需重新上电才能闭合继电器。
散热在充放电模式下都进行，最高温度大于30℃则开启散热风机，最高温度小于25℃则关闭散热风机。
本申请所提供的用于公交站的储能系统既可以解决多辆新能源公交车在充电时，功率不足的问题，又可以在电网检修或发生故障时作为后备电源，在离网状态下支持充电系统降功率运行，持续为车辆提供充电服务。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于公交充电站的储能系统，其特征在于，所述储能系统包括：
用于提供后备输出功率的电池单元；
连接于所述电池单元的电池管理系统，所述电池管理系统用于控制所述电池单元的温度；
连接于电池单元及电池管理系统的并网变流器，且所述并网变流器连接于公交充电站，用于实现储能系统与充电站电网的电流调节；以及
连接所述电池管理系统及并网变流器的能量管理单元，其中，所述能量管理单元接收充电站的电网电流信号及至少一个充电机信号，根据所述电网电流信号及充电机信号控制所述并网变流器是否接通，以实现通过所述电池单元向所述充电站提供电能，或通过所述充电站电网向所述电池单元提供电能。
2.如权利要求1所述的用于公交充电站的储能系统，其特征在于，所述电池单元采用锂电池作为能量载体。
3.如权利要求1或2所述的用于公交充电站的储能系统，其特征在于，所述电池单元所提供的功率不小于所述公交充电站的充电机功率。
4.如权利要求1所述的用于公交充电站的储能系统，其特征在于，当所述能量管理单元从充电站获取的电流信号中判断出电网的供电能力低于充电机的需求功率时，控制所述并网变流器从电池单元获取电能以补充电网的功率不足，从而实现并网发电。
5.如权利要求1所述的用于公交充电站的储能系统，其特征在于，当所述能量管理单元从充电站获取的电流信号中判断出电网的供电能力高于充电机的需求功率时，控制所述并网变流器从电网获取电能以补充电池单元，从而实现并网充电。
6.如权利要求5所述的用于公交充电站的储能系统，其特征在于，所述并网变流器从电网获取电能以补充电池单元过程中，先将电网电压进行整流，之后以恒流或恒功率方式为电池单元充电。
7.如权利要求1所述的用于公交充电站的储能系统，其特征在于，所述电池管理系统控制所述电池单元的温度过程包括：
获取电池单元所处的环境温度；
当所述环境温度低于第一温度时，则控制加热装置开启以提供电池单元正常工作所需的环境温度；
当所述环境温度高于第二温度时，则控制加热装置关闭以使得所述电池单元所处的环境温度保持在预定范围；
当所述环境温度高于第三温度时，则控制散热装置开启以降低电池单元所处的环境温度。
8.如权利要求7所述的用于公交充电站的储能系统，其特征在于，当控制所述加热装置开启以提供所述电池单元正常工作所需的环境温度时，持续监测所述加热装置的开启时间，若开始时间大于预定时长而环境温度仍未高于所述第二温度时，则判断加热功能异常。
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